English

The purpose of this investigation was to differentiate 13 cultivars/breeding lines of Camelina sativa based on the concentration of phytoalexins after induction with an elicitor. To realize this: A method was optimized to simultaneously analyze the C. sativa phytoalexins Camalexin and Methoxycamalexin. The extraction was accomplished with a microwave treatment in Methanol.-18 material was used to clean the sample. The quantification of phytoalexins was performed using HPLC equipped with a fluorescence detector. Using the optimized method, simple and time saving analyses of Camalexin and Methoxycamalexin in serial investigations from fresh plant material were possible. The recovery rate was approximately 76 %. The optimized method was used to examine the production of phytoalexins in C. sativa. These examinations were necessary to create a foundation of information. Based on this foundation it was possible to differentiate the cultivars/breeding of C . sativa. Different elicitors (Alternaria brassicae, Botrytis cinerea, AgNO3, CuCl2, BION®) were compared with regard to their applicability to induce phytoalexin production in C. sativa under greenhouse and climatic chamber conditions. The plant activator BION® proved to have the best potential. The application of this elicitor was uncomplicated and assimilation by the plants was good. At different development stages (cotyledon stage, rosette, stem extension, flower bud development) of one breeding line from Denmark, the phytoalexin production was induced with BION® and the concentrations were analyzed. The highest concentrations were detected at the cotyledon and rosette stages. Compared to this stages the concentration of phytoalexins was approximately 50 % lower at the stem extension stage. At flower bud development stage there were no differences noted compared to the control, treated with tap water. An investigation was accomplished concerning the accumulation of phytoalexins in the cultivar Bavaria at the rosette stage after treatment with BION®. Two days after treatment with BION® there was an increased concentration noted compared to the control. Eight days after treatment, an increase of phytoalexin concentration to more than 5500 μg/kg fresh matter was observed. However, after 11 days a decrease to 3000 μg/kg fresh matter was determined. This level remained constant until the end of the investigatory period (22 days). 13 C. sativa cultivars/breeding lines were cultivated. In the rosette stage the plants were treated with BION® and then incubated at three different temperatures. 15 days after treatment the concentration of phytoalexin (Camalexin and Methoxycamalexin) was determined. There was found a negative correlation between the temperature and the concentration of phytoalexin. The higher temperatures caused a lower amount of phytoalexins, whereas the colder temperature caused a higher amount of phytoalexin. The investigated cultivars/breeding lines showed differences regarding the concentration of Camalexin and Methoxycamalexin and the total phytoalexin. Based on the results, it was possible to differentiate the 13 C. sativa cultivars/breeding lines. Additional investigations were carried out to determine whether other inducible bioactive compounds in C. sativa were present. One of the obtained fractions (contains no Camalexin or Methoxycamalexin) showed growth inhibiting bioactivity on A. brassicae. The bioactive compound could not be identified because the amount was too small. Furthermore, it can not be excluded that the compound is an artifact. Furthermore, an inducible compound which showed no bioactivity was detected. Probably, it is a product of the indolic-synthesis-pathway.

Deutsch

Ziel der vorliegenden Arbeit war eine Differenzierung von 13 unterschiedlichen Camelina sativa- Sorten/Linien anhand der gebildeten Phytoalexine nach Induktion mit einem Elicitor. Hierfür wurde ein Analysenverfahren zur gleichzeitigen Analyse von Camalexin und Methoxycamalexin in C. sativa optimiert. Die Extraktion wurde mit Hilfe einer Mikrowellenbehandlung in Methanol, die Festphasenextraktion mit C-18 Material durchgeführt. Die Quantifizierung erfolgte mit der RP-HPLC mit einem Fluoreszenzdetektor. Die Wiederfindungsrate des Verfahrens lag bei über 75 %. Mit dem optimierten Verfahren ist eine einfache und zeitsparende Analyse von Camalexin und Methoxycamalexin aus frischem Pflanzenmaterial möglich. Das Analysenverfahren ist für die Durchführung von Serienuntersuchungen gut geeignet. Mit dem optimierten Analysenverfahren wurden verschiedene Fragestellungen bezüglich der Phytoalexinproduktion von Camelina sativa bearbeitet, welche die Grundlagen zur Durchführung der Untersuchung zur Sortendifferenzierung anhand der Phytoalexinkonzentration bildeten. Zur Induktion der Phytoalexinproduktion unter Gewächshaus- und Klimakammerbedingungen wurden verschiedene Elicitoren (Alternaria brassicae, Botrytis cinerea, Silbernitrat, Kupferchlorit, BION®) verglichen, wobei sich herausstellte, dass der Pflanzenaktivator BION® aufgrund der Unkompliziertheit bei der Anwendung und seiner guten Pflanzenverträglichkeit am besten geeignet war. Zu den Entwicklungsstadien Keimblatt, Rosette, Schossen und Knospe wurde an Pflanzen einer dänischen Zuchtlinie mit BION® die Phytoalexinproduktion induziert. Zu den Stadien Keimblatt und Rosette wurden die höchsten Phytoalexinkonzentrationen (Camalexin und Methoxycamalexin) gemessen. Zum Schossen war die Konzentration um 50 % verringert. Im Knospenstadium waren keine Unterschiede mehr zur Kontrolle vorhanden. An der Sorte Bavaria wurde die Akkumulation von Camalexin und Methoxycamalexin nach Behandlung mit BION® im Rosettenstadium untersucht. Nach 2 Tagen war ein Anstieg der Konzentration im Vergleich zur Kontrolle zu beobachten. Die Konzentration stieg bis 8 Tage nach der Behandlung auf über 5500 μg/kg Frischmasse an. Nach 11 Tagen war ein Abfall auf 3000 μg/kg Frischmasse zu beobachten. Dieses Niveau blieb dann bis zum Versuchsende nach 22 Tagen erhalten. In der Kontrolle lagen die Konzentrationen zwischen 50 und 200 μg/kg Frischmasse. Die Konzentration an Camalexin und Methoxycamalexin war bei dieser Sorte ungefähr gleich hoch. 13 C. sativa-Sorten/Linien wurden unter drei unterschiedlichen Temperaturregimen inkubiert. 17 Tage nach Behandlung mit BION® wurden die Konzentrationen an Camalexin und Methoxycamalexin verglichen. Der Temperaturbereich lag zwischen 24 und 6 °C. Es wurde eine negative Korrelation zwischen Temperatur und Konzentration an Phytoalexinen festgestellt. Zwischen den verwendeten Sorten/Linien traten sowohl Unterschiede bezüglich der Konzentrationen an Camalexin und Methoxycamalexin als auch Unterschiede bezüglich der Gesamtkonzentrationen an Phytoalexin auf. Anhand der Messdaten wurden verschiedene Differenzierungen der 13 Sorten/Linien durchgeführt. Zusätzlich wurden Untersuchungen auf das Vorhandensein weiterer mit BION® induzierbarer bioaktiver Substanzen an Camelina sativa durchgeführt. Hierbei wurde eine Fraktion erhalten, die eine wachstumshemmende Wirkung auf A. brassicae hatte. Die biowirksame Komponente konnte nicht identifiziert werden, wobei nicht ausgeschlossen werden kann, dass es sich um ein Artefakt handelt. Weiter wurde bei diesen Untersuchungen eine durch BION® induzierbare nicht biowirksame Substanz gefunden. Hier könnte es sich um ein Stoffwechselprodukt der Camalexin- (Methoxycamalexin) Synthese handeln.